Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC & CNTP
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Nhóm:… Lớp: DH10H1
Họ tên sinh viên: Nguyễn Quang Đạo MSV: 1052010040
Đào Công Hậu MSV: 1052010069
Lê Hùng Cường MSV: 1052010036
I. Tên đồ án: Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH một nồi, buồng đốt ngoài tuần
hoàn cưỡng bức.
II. Nhiệm vụ và nội dung:
- Phần I: Tổng quan lý thuyết
• Nguyên liệu
• Sản phẩm
• Cơ sở lí thuyết quá trình
• Thông số quá trình
- Phần II: Quy trình công nghệ
• Sơ đồ quy trình công nghệ
• Thuyết inh quy trình công nghệ
- Phần III: Tính toán thiết kế
• Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng
• Tính toán thiết bị chính
• Tính toán lựa chọn thiết bị phụ
- Phần IV: Bản vẽ thiết bị chính (vẽ tay)
III. Ngày giao nhiệm vụ: 17/02/2014
IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/05/2014
Tp. Vũng Tàu, ngày 10 tháng 5 năm 2014
Cán bộ hướng dẫn
ThS. Nguyễn Quốc Hải

Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
1.Thiết bị gia nhiệt 39
2.Thiết bị ngưng tụ 43
3.Bồn cao vị 50
4.Bơm 51
5.Bề dày lớp cách nhiệt 56
6.Cửa sữa chữa 57
7.Kính quan sát 57
KẾT LUẬN 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 3 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
LỜI NÓI ĐẦU
Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm cuối,môn học Đồ án Quá Trình và Thiết
Bị là cơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ
hóa học. Bên cạnh đó, môn này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc
toán, thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông
dụng.
Cô đặc một nồi liên tục dung dịch
NaOH
tuần hoàn cương bức dạng đốt ngoài là đề án
được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của Thầy Nguyễn Quốc Hải….bộ môn
Quá Trình và Thiết Bị -Khoa Công Nghệ Kỹ Thuật hóa học trường Đại Học Bà Rịa
Vũng Tàu, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cũng như các thầy cô của bộ môm
Quá Trình Thiết Bị và những người bạn đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực
hiện.
Vì đồ án Quá Trình và Thiết Bị là đề tài lớn đầu tiên mà chúng tôi đảm nhận nên thiếu
sót và hạn chế. Trong quá trình thực hiện là không tránh khỏi. Do đó, chúng em rất
mong nhận được thêm góp ý, chỉ dẫn từ thầy cô giáo và bạn bè để củng cố và mở rộng
kiến thức chuyên môn.

2
O → 2 NaOH + H
2
+ Cl
2
Các kiểu buồng điện phân
Điểm phân biệt giữa các công nghệ này làở phương pháp ngăn cản không cho
natri hyđroxit và khí clo lẫn lộn với nhau, nhằm tạo ra các sản phẩm tinh khiết.
▪ Buồng điện phân kiểu thủy ngân
Trong buồng điện phân kiểu thuỷ ngân thì không sử dụng màng hoặc màn chắn mà sử
dụng thuỷ ngân như một phương tiện chia tách.
▪ Buồng điện phân kiểu màng chắn
Trong buồng điện phân kiểu màng chắn, nước muối từ khoang anôt chảy qua màng
chia tách để đến khoang catôt; vật liệu làm màng chia tách là amian phủ trên catôt có
nhiều lỗ
▪ Buồng điện phân kiểu màng ngăn
Còn trong buồng điện phân kiểu màng ngăn thì màng chia tách là một màng trao đổi
iôn
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 5 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
 NaOH cũng được sản xuất bằng cách cho Ca(OH)
2
tác dụng với ddung dịch
Na
2
CO
3
loãng và nóng.tuy nhiên,sản phẩm thu được thường có nồng độ rất
loãng,gây khó khăn trong việc chuyên chở đi xa.Để thuận tiện cho chuyên
chở và sử dụng,người ta phải cô đặc dung dịch NaOH đến một nồng độ nhất

1. Định nghĩa
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng
việc đun sôi. Đặc điểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở
dạng hơi, chất hòa tan được giữ lại trong dung dịch. Do đó, nồng độ của dung dịch sẽ
tăng lên. Khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn
hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp.
Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở
nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đun nóng
một thiết bị ngoài hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ. Truyền nhiệt trong quá
trình cô đặc có thể trực tiếp hoặc gián tiếp, khi truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 6 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão
hòa để đốt nóng.
Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, cô đặc đóng một vai trò hết sức quan
trọng. Nó được ứng dụng với mục đích:
- Làm tăng nồng độ chất tan
- Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể ( kết tinh )
- Thu dung môi ở dạng nguyên chất
Cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất ( áp suất chân không, áp suất
thường hay áp suất dư ) trong thiết bị cô đặc một nồi hay nhiều nồi và quá trình có thể
gián đoạn hay liên tục.
2. Các phương pháp cô đặc
Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng
thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng
lên mặt thoáng chất lỏng.
Phương pháp lạnh: khi hạ nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra
dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nông độ chất
tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình
kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.

không. Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục.
Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt. Số nồi không nên lớn quá vì
sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi. Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả
hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu
quả kinh tế.
Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể áp dụng điều khiển
tự động, nhưng chưa có cảm biến tin cậy.
4. Các thiết bị và chi tiết
 Thiết bị chính:
 Ống nhập liệu, ống tháo liệu
 Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt
 Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp
 Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí không ngưng
 Thiết bị phụ:
 Bể chứa nguyên liệu
 Bể chứa sản phẩm
 Bồn cao vị
 Lưu lượng kế
 Thiết bị gia nhiệt
 Thiết bị ngưng tụ baromet
 Bơm nguyên liệu vào bồn cao vị
 Bơm tháo liệu
 Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ
 Bơm chân không
 Các van
 Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất…
*Các thiết bị được lựa chọn trong quy trình công nghệ
Bơm:
Bơm được sử dụng trong quy trình công nghệ gồm: bơm ly tâm và bơm chân
không.

c
= 1000 kg/h
- Nồng độ đầu: x
đ
= 18%
- Nồng độ cuối: x
c
= 30%
- Áp suất ngưng tụ: P
c
= 0,6 at.
- Nhiệt độ đầu của nguyên liệu: t
đ
= 30
0
C.
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 9 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
PHẦN II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
II. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Nguyên liệu được đưa vào thùng nhập liệu(1), sau đó được bơm qua lưu lượng
kế và qua thiết bị gia nhiệt(2) và được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa
rồi đi vào thiết bị cô đặc(3). Ở thiết bị cô đặc dung dịch được tiếp tục được đun nóng
bằng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm, dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt hơi
đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch. Một phần khí không ngưng được
đưa qua của tháo khí không ngưng. Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng của
tháo nước ngưng. Dung dịch sôi, dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ.
Dung dịch sản phẩm của thiết bị cô đặc(3) được bơm qua lưu lượng kế và qua thiết bị
làm lạnh(4) để vào bồn chứa sản phẩm(7).

G
đ
.x
đ
= G
c.
x
c
 G
đ
= = = 1666,67 kg/h
• Tổng lượng hơi thứ bốc lên (W):
Theo công thức 5.17, [5], tr277:
G
đ
= W + G
c
 W = G
đ
– G
c
= 1666,67 – 1000 = 666,67 kg/h
Trong đó: G
c
– suất lượng tháo liệu (năng suất).
3. TỔN THẤT NHIỆT
• Ta có áp suất tại thiết bị ngưng tụ P
c
= 0,6 at
 Nhiệt độ của hơi thứ trong TBNT t

- ∆’: tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiết độ sôi của
dung môi ở áp suất khí quyển.
Do cô đặc có tuần hoàn dung dịch, nên lấy a = x
c
= 30%
Tra từ bảng (VI.2,[2],tr67) được ∆’
0
= 17
- f: hệ số hiệu chỉnh do khác áp suất khí quyển, được tính:
f = 16,2 (CTVT11,[2],tr 59)
t: nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất đã cho, t = 86,5
0
C
r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, r = 2293,25
kJ/kg (B I251,tr 314, [1])
 f = 16,2. = 0,9130
Thay số, ta được: ∆’ = 17. 0,9130 = 15,521
Ta có: t
sdd(P0)
= t
sdm(P0)
+ ∆’ = 86,5 + 15,521 = 102,021
0
C
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 11 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
b. Tổn thất nhiệt do thủy tĩnh
• Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dịch đến giữa ống là ∆P (N/m
2
), ta có:

3
- H
op
: chiều cao thích hợp của dd sôi tính theo kính quan sát mực chất lỏng.
H
op
= [0,26 + 0,0014.( ρ
dd
- ρ
dm
)].h
o
Chọn h
0
= 1,5m (theo BVI6, [2], tr 80)
ρ
dm
: khối lượng riêng của dung môi tại nhiệt độ sôi của dung dịch 103
0
C
Tra bảng I.249 [1], tr 311: ρ
dm
= 956,18 kg/m
3
H
op
= [0,26 + 0,0014(ρ
dd
- ρ
dm

C
 t
sdd(Ptb)
= t
sdd(P0)
+ ∆’’ = 102,021 + 1,322 = 103,343
0
C
Sai số 0,28% chấp nhận được. Vậy t
sdd(Ptb)
= 103
0
C
Lấy sản phẩm ra tại đáy:
t
sdd(P0 + 2∆P)
= 102,021 + 2.1,322 = 104,665
0
C
• Vậy:
Tổng độ tăng nhiệt độ sôi:
Σ∆ = ∆’ + ∆’’ + ∆’’’ = 15,521 + 1,322 + 1 = 17,843
0
C
Gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa, áp suất hơi đốt là 4 at, nhiệt độ hơi đốt là
142,9
0
C
Hiệu số nhiệt độ hữu ích:
∆t

0
C 86,5
Enthalpy i
w
kJ/kg 2655,7
Hơi đốt
Áp suất P
D
at 4
Nhiệt độ t
D
0
C 142,9
Ẩn nhiệt ngưng tụ r
D
kJ/kg 2141
Tổn thất nhiệt độ
Nhiệt độ sôi dd áp suất P
o
t
sdd(P0)
0
C 102,021
Tổn thất nhiệt do nồng độ ∆’
0
C 15,521
Áp suất ở lớp trung bình P
tb
at 0,6611
Nhiệt độ sôi dm áp suất P

c
đ
t
đ
- Do hơi đốt: Di’’
D
- Do hơi ngưng trong đường ống dẫn hơi đốt: φDct
D
Nhiệt ra:
- Hơi thứ mang ra: Wi’’
w
- Nước ngưng tụ: Dcθ
- Sản phẩm mang ra: G
c
c
c
t
c
- Nhiệt cô đặc: Q
cđ
- Nhiệt tổn thât: Q
tt
• Tại thiết bị gia nhiệt chọn đun nóng đến nhiệt độ sôi 102,021
0
C
- Dòng nhập liệu: Dòng vào t
v
= 30
0
C

v
= 4186.(1 – a) = 4186.(1 – 0,18) = 3432,52 J/kg.K
 a = 30% (a>0,2)
thì c
c
= c
r
= 4186 – (4186 – c
ct
).a
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 13 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
= 4186 – (4186 – 1310,75).0,3 = 3323,425 J/kg.K
Với c
ct
là nhiệt dung riêng của NaOH khan, được tính theo công thức
(I.41) và bảng I.141, tr 152,[1]:
c
ct
= = = 1310,75 J/kg.K
• Thành lập phương trình cân bằng nhiệt:
Gđcđtđ + D i’’
D
+ φDct
D
= Gccctc + W i’’W + Dcθ ± Qcđ + Qtt
(+Q
cđ
): khi cô đặc thu nhiệt
(-Q

đ
t
đ
= G
c
c
c
t
c
+ W(( i’’
D
– cθ) + Q
tt
Thay Q
tt
= εQ
D
= 0,05 Q
D
 Lượng hơi đốt phải dùng biểu kiến:
D =
=
= 0,1873 kg/s
 Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp:
Q
D
= 0,1873.(1 – 0,05)(1 – 0,05)(2141.10
3
) = 361910,89 W
 Nhiệt lượng tổn thất:

Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
1. Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc:
a. Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi
 Giảm tốc độ hơi nhằm bảo vệ các ống truyền nhiệt tại khu vực hơi đốt vào bằng
cách chia làm nhiều miệng vào. Do chọn tốc độ hơi nhỏ (w = 10m/s). Màng nước
ngưng chuyển động dòng (do ống truyền nhiệt ngắn chọn h
0
= 1,5m). Ngưng hơi
bão hòa tinh khiết trên bề mặt đứng. Ta có theo công thức (V.101),[2],tr 28:
= 2,04.A.()
0.25
Trong đó:
- r: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước ở áp suất hơi đốt là 4 at.
Tra [1], tr 314: r = 2141.10
3
J/kg
- H: chiều cao ống truyền nhiệt, H = h
0
= 1,5m.
- A: phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm, t
m
= (t
D
+ t
vl
)/2
Ta chọn nhiệt độ vách ngoài là t
vl
= 139,8

= 10330,67 W/m
2
K
 Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng:
q
1
=
1
∆
t1
= 10330,67. 3,1 = 32025,08 W/m
2
K
b. Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch
 Theo công thức VI.27,[2],tr 71:

2
=
n
.( W/m
2
K
Trong đó:
-
n
: hệ số cấp nhiệt của nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch, do nước
sôi sủi bọt nên:
n
= 0,145.P
0,5

- C
n
: nhiệt dung riêng của nước (ở 103
0
C), J/kg.C
- độ nhớt dung dịch, Pa.s
-
n
: độ nhớt nước (ở 103
0
C), Pa.s
- khối lượng riêng dung dịch, kg/m
3
- khối lượng riêng nước (ở 103
0
C), kg/m
3
- λ
dd
: độ dẫn nhiệt dung dịch, W/m
2
K
- λ
n
: độ dẫn nhiệt nước (ở 103
0
C), W/m
2
K
 Bảng giá trị:

- : tra B.4,[8],tr 11
-
n
: tra B.249,[1], tr 311
- : tra B.9, [8], tr 16
- λ
dd
theo CT I.32,[1], tr 123
λ
dd
= AC
ddi
- A: hệ số phụ thuộc mứ độ liên kết của chất lỏng, đối với chất
lỏng liên kết A = 3,58.10
-8
- M: khối lượng mol của hỗn hợp lỏng, ở đây là hỗn hợp của
NaOH và nước.
M = a.M
NaOH
.40 + (1 – a.M
H2O
).18, a: phần mol của NaOH
Xem nồng độ NaOH trong dung dịch là 30%(x
c
)
 a =
 M = 0,161677. 40 + (1 – 0,161677).18 = 21,55689 kg/kmol
Ta được: λ
dd
= AC

: nhiệt trở phía dung dịch, r
1
= 0,3448. 10
-3
W/m
2
.K tr29,[8]
r
2
: nhiệt trở phía hơi nước, r
2
= 0,387. 10
-3
W/m
2
.K tr4,[2]
: bề dày ống truyền nhiệt, = 2 mm
λ: hệ số dẫn nhiệt của ống, λ = 16,3 m
2
K/W (với ống là thép
không gỉ OX18H10T), tra B.XII.7,[2], tr313
 ∆t
v
: chênh lệch nhiệt độ của tường, ∆t
v
= t
v1
– t
v2
∆t

, tính được ∆t
1
 Tính được q
1
 Tính hế số cấp nhiệt phía dung dịch, ta tìm được
2
 Ta tính ∆
tv
, tính được t
v2
= ∆t
v
+ t
v1
 Tính ∆t
2
 Tính được q
2
 So sánh sai số giữa q
1
và q
2
Nếu sai số lớn thì quay về bước 1 và có sự hiệu chỉnh nhiệt độ ∆t
1
. Quá
trình này dừng lại khi sai số bé hơn 5%.
Sai số tương đối của q
2
so với q
1

K
f. Diện tích bề mặt truyền nhiệt:
F = = = 11,413 m
2
Chọn F = 25 m
2
2. Tính kích thước thiết bị cô đặc
a. Tính buồng bốc
 Lưu lượng hơi thứ trong buồng bốc:
V
h
= = = 0,4945 m
3
/s
Trong đó:
- W: lượng hơi thứ bốc lên (kg/h)
-
h
: khối lượng riêng của hơi thứ ở áp suất buồng bốc P
0
= 0.6275 at.
Tra từ [1], tr 314:
h
= 0,3743
 Vận tốc hơi:
Vận tốc hơi thứ trong buồng bốc:
h
= = =
Với D
b

tra [1], tr 121, ta được:
h
= 0,012.10
-3
Nm/s
2
-Nếu 0,2< Re < 500 thì = 18,5/Re
0,6
= 6,3832.
-Theo [5], điều kiện: W
h
< 70% - 80% W
0
Chọn W
h
< 70%
< 0,7 .  D
b
> 0,7858 m
Chọn D
b
= 800mm (theo dãy chuẩn)
- Kiểm tra lại Re:
Re = 5,8915/0,8
2
= 9,2055 (thỏa 0,2 < Re < 500)
Vậy đường kính buồng bốc D
b
= 800 mm.
 Chiều cao buồng bốc:

3
/m
3
.h)
• Thể tích buồng bốc:
V
b
= = = 0,9813 m
3
 chiều cao buồng bốc:
H
b
= = = 1,9522 m
Để an toàn ta chọn H
b
= 2m (theo điều kiện cho qt sôi sủi bọt)
b. Tính buồng đốt
 Xác định số ống truyền nhiệt:
Số ống truyền nhiệt được tính theo (CT III.49,tr134,[4]):
n =
F = 25 m
2
: diện tích bề mặt truyền nhiệt
l = 1,5m: chiều dài của ống truyền nhiệt
d: đường kính ống truyền nhiệt
Do
1
>
2
nên lấy d = dt = 38mm

=
Trong đó:
- = : hệ số, thường = 1,3 – 1,5. Chọn = 1,4
- = 1,4 d
n
: bước ống, thường t = 1,2 – 1,5d
n
- n = 0,029 m: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt
- = 0,8: hệ số sử dụng vỉ ống, thường = 0,7 – 0,9
- = 1,5m: chiều dài của ống truyền nhiệt
- d
th
= 0,273 + 2.0,002 = 0,277m: đường kính ngoài của ống tuần
hoàn
- F = 25m
2
: diện tích bề mặt truyền nhiệt
Thay số, ta được:
d
t
=
= 0,486 m
Chọn d
t
= 600mm (theo tiêu chuẩn,[5], tr291)
 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt:
Dt ≤ t(b – 1) + 4.d
ng
Với: t là bước ống, t = 1,4. d
ng

Chọn d
t
=34mm, d
n
= 38mm
• Ống tháo liệu:
G = 1000 kg/h
Tháo liệu chất lỏng ít nhớt, chọn v = 1 m/s (tr74,[2])
= 1272,158 kg/m
3
(theo [1],tr 46)
 d = = = 0,0174 m
Chọn d
t
=34mm, d
n
= 38mm
• Ống dẫn hơi đốt:
D = 0,1873 kg/s
Dẫn hơi nước bão hòa ở áp suất 4 at. Chọn v = 20m/s (tr74, [2])
= 0,4748 kg/m
3
(tr 315, [1])
 d = = = 0,1584 m
Chọn d
t
=150mm, d
n
= 159mm
• Ống dẫn hơi thứ:

3. Tính bền cơ khí cho các thiết bị chi tiết
Chọn vật liệu làm buồng đốt và buồng bốc là OX18H10T
a. Tính cho buồng đốt
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 20 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
 Sơ lược về cấu tạo:
• Buồng đốt có đường kính trong dt = 600mm, chiều cao ht = 1500mm.
• Thân có 3 lỗ: dẫn hơi đốt, xả nước ngưng, xả khí không ngưng.
 Tính toán:
 Tính bề dày tối thiểu (S):
- Hơi đốt là hơi nước bão hòa có áp suất 4 at nên buồng đốt chịu áp suất trong là:
P
m
= P
D
– P
a
= 4 – 1 = 3 at = 0,2943 N/mm
2
Áp suất tính toán là P
t
= P
m
+ gh = 0,2943 + 1273,25. 9,81.10
-6
. 1,5
= 0,313 N/mm
2
- Nhiệt độ của hơi đốt vào là t
D

S’ = = = 0,9047 mm
Trong đó:
= 0,95: hệ số bền mối hàn (B 1.3,[7] tr 19) (hàn một phía)
D
t
= 600 mm, đường kính trong của buồng đốt
P
t
= 0,313 N/mm
2
: áp suất tính toán của buồng đốt
 Bề dày thực (S):
- Dt = 600 mm  S
min
= 3 mm > 0,9047 mm
 chọn S’= S
min
= 3mm (theo bảng 5.1,tr 94,[7])
- Chọn hệ số ăn mòn hóa học là C
a
= 1mm (thời gian làm việc 10 năm).
- Vật liệu được xem là bền cơ học nên C
b
= C
c
= 0.
- Chọn hệ số bổ sung cho dung sai của chiều dày C
0
= 0,22 mm (B XIII.9,tr364,
[2])

t
+ 2.S = 600 + 2.5 = 610 mm
 Tính bền cho các lỗ:
Đường kính lỗ cho phép không cần tăng cứng: (CT 8.2,[7], tr 162)
d
max
= 0,37. mm
Trong đó:
- D
t
= 600mm: đường kính trong của buồng đốt
- S = 5mm: bề dày của buồng đốt
- C
a
= 1mm: hệ số ăn mòn hóa học
- k: hệ số bền của lỗ
k = = = 0,187
 d
max
= 0,37. = 4,623 mm
So sánh:
- Ống dẫn hơi đốt: D
t
= 150mm > d
max
- Ống dẫn nước ngưng: : D
t
= 34mm > d
max
- Ống xả khí không ngưng: D

86,5 + 20 = 106,5
0
C (trường hợp thân có bọc cách nhiệt).
- Chọn hệ số bền mối hàn
h
= 0,95 (B 1.8,tr19,[7]) (hàn 1 phía)
- Ứng suất cho phép tiêu chuẩn của vật liệu ở ttt là:
[]*= 122 N/mm
2

(hình 1.2,tr16,[7])
Chọn hệ số hiệu chỉnh = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) tr17,[7]
 Ứng suất cho phép của vật liệu là:
[] = . []* = 0,95.122 = 115,9 N/mm
2
- Tra bảng 2.12, tr 34,[7]: module đàn hồi của vật liệu ở t
tt
là:
E = 2,05.10
5
N/mm
2
.
- Chọn hế số an toàn khi chảy là n
c
= 1,65 (B 1.6,tr14,[7]
- Ứng suất chảy của vật liệu là:
= []*. n
c
= 122.1,65 = 201,3 N/mm

 Chọn S’ = 6,435mm (B 5.1,tr94,[7])
- Chọn hệ số ăn mòn hóa học là C
a
= 1mm (thời gian làm việc 10 năm).
- Vật liệu được xem là bền cơ học nên C
b
= C
c
= 0.
- Chọn hệ số bổ sung cho dung sai của chiều dày C
0
= 0,5 mm (B XIII.9,tr364,[2])
 Hệ số bổ sung bề dày là:
C = C
a
+ C
b
+ C
c
+ C
0
= 1 + 0 + 0 + 0,5 = 1,5 mm
 Bề dày thực là :
S = S’ + C = 6,435 + 1,5 = 7,953 mm
Chọn S = 9 mm
 Kiểm tra bề dày buồng bốc:
Theo CT 5.15 và 5.16,[7],tr99: = = 2,5
1,5. ≤ ≤
⇔ 1,5. ≤ 2,5 ≤
⇔ 0,212 ≤ 2,5 ≤ 7,071(thỏa)

25 ≤ ≤ 250
Tra [7], tr 103, ta có q = 0,050
 K
c
= 875. = 875. = 0,0429
Điều kiện thỏa mãn độ ổn định của thân (5.32 tr103,[7])
S – C
a
≥ ⇔ 9 – 1 ≥ ⇔ 8 ≥ 2,446 (thỏa)
Ứng suất nén được tính theo CT 5.48 tr 107,[7]:
= = 8,13 N/mm
2
Ứng suất nén cho phép (CT5.31,tr 103,[7]):
[ = K
c
.E
t
. = 0,0429. 2,05.10
5
. = 87,945 N/mm
2
 Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời áp suất ngoài và lực
nén chiều trục:
Kiểm tra điều kiện theo CT 5.47,tr 107,[7]:
+ ≤ 1 ⇔ = 0,345 ≤ 1 (thỏa)
Vậy bề dày buồng bốc là 9 mm
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 23 Chuyên ngành Hóa Dầu
Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
 Đường kính ngoài của buồng bốc:
D

= 200mm > d
max
 Cần tăng cứng cho cửa sữa chữa và kính quan sát, dung bạc tăng cứng với bề
dày khâu tăng cứng là 15 mm
c. Tính cho đáy thiết bị
 Sơ lược cấu tạo:
 Chọn đáy nón tiêu chuẩn: D
t
= 600 mm
 Đáy nón có phần gờ cao 40 mm và góc ở đáy là 2 = 60
0
Tra bảng XIII.21, tr 394,[7]
Chiều cao của đáy nón (không kể phần gờ) là H = 544 mm
Thể tích của đáy nón là V
đ
= 0,071 m
3
Đáy nón được khoan lỗ để tháo liệu và một lỗ để gắn vòi thử sản phẩm.
 Tính toán:
 Chiều cao phần hình nón cụt nối buồng bốc và buồng đốt H
c
:
- Chiều cao này bằng chiều cao của phần dung dịch trong buồng bốc
- Thể tích của các ống truyền nhiệt:
V
1
= 0,25 H
đ
(.n) = 0,25 1,5.(187.0,025
2

Đ n công ngh Trưng ĐH B Ra-Vng Tu
- Tổng thể tích của phần hình nón cụt và phần gờ nối với buồng đốt:
V
3
= V – V
1
– V
2
= 0,317 – 0,183 - 0,071 = 0,063 m
3
- Chọn chiều cao của phần gờ nối với buồng đốt là H
gc
= 40mm.
 Thể tích của phần gờ nối với buồng đốt:
V
gc
= H
gc
= 0,04 = 0,011 m
3
 Thể tích của phần hình nón cụt:
V
c
= V
3
- V
gc
= 0,063 – 0,011 = 0,052 m
3
- Chiều cao của phần hình nón cụt:

- Áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng gây ra trong thiết bị:
P
tt
=
dd
.g.H’ = 1273,25. 9,81. 2,284.10
-6
= 0,028 N/mm
2
- Đáy có áp suất tuyệt đối bên trong là P
0
= 0,6275 at nên chịu áp suất ngoài là
1,3725 at = 0,1346 N/mm
2
. Ngoài ra đáy còn chịu áp suất thủy tĩnh do cột chất
lỏng gây ra trong thiết bị. Như vậy áp suất tính toán là:
P
n
= P
m
+ P
tt
= 0,1346 + 0,028 = 0,1626 N/mm
2
- Các thông số làm việc:
+ D
t
= 600mm
+ P
0

+ = n
c
[]* = 1,65.120 = 198 N/mm
2
: giới hạn chảy của vật liệu (CT 1.3, tr 13,[7])
- Chọn bề dày tính toán S = 5mm, bằng với bề dày thực của buồng đốt.
 Kiểm tra bề dày đáy:
= = 0,866
Theo CT 5.15 ,[7],tr99:
1,5. ≤ ≤
⇔ 1,5. ≤ 0,866 ≤
Khoa Hóa Học & CNTP Trang 25 Chuyên ngành Hóa Dầu